İçerik
Fotosentez, şekerleri sentezlemek için su, karbondioksit (CO2) ve güneş enerjisi kullanan bir işlemdir. Birçok bitki, alg ve bakteri tarafından gerçekleştirilir. Bitkilerde ve alglerde, kloroplast adı verilen hücrenin özel bölümlerinde fotosentez meydana gelir; yapraklarda bulunur ve kaynaklanıyor. Bitkilerin çoğu C3 fotosentezi olarak bilinenleri gerçekleştirirken, sıcak ortamlara adapte olan bitkiler C4 fotosentezi olarak bilinen değiştirilmiş bir formu uygular.
C4 Fotosentez
Bu tür fotosentezlerde çevresel CO2 ilk önce mezofiller olarak bilinen hücrelerde 4-karbon asidi içine dahil edilir. Bu asitler, demet kılıf hücreleri olarak bilinen diğer hücrelere taşınır. Bu hücrelerde reaksiyon tersine çevrilir, CO2 serbest bırakılır ve daha sonra normal (C3) fotosentetik yolda kullanılır. CO2'nin 3-karbonlu bileşiklere katılması, Rubisco olarak bilinen bir enzim tarafından katalize edilir.
C4 Fotosentezinin Avantajları
Sıcak ve kuru ortamlarda C4 fotosentezi, C3 fotosentezinden daha etkilidir. Bunun iki nedeni var. Birincisi, sistemin fotosenteze maruz kalmaması, fotosenteze karşı gelen bir işlem (aşağıya bakınız). İkincisi, bitkilerin gözeneklerini daha uzun süre kapalı tutabilmeleri, böylece su kaybını önleyebilmeleridir.
Fotorespirasyon
Bu, büyüyen şekere CO2 eklemek yerine Rubisco'nun oksijen kattığı bir işlemdir. Fotosentezin hızlı gerçekleştiği durumlarda (yüksek sıcaklıkta, yüksek ışık seviyelerinde veya her ikisinde), bu reaksiyonun önemli bir problem haline gelebileceği kadar O2 vardır. C4 bitkileri, yaprağın ilgili kısmında (demet kılıf hücreleri) yüksek bir CO2 konsantrasyonu koruyarak bu sorunu çözer.
Su kaybı
Bitkiler, ortamları stoma olarak bilinen gözenekler aracılığıyla, CO2 ve O2 gazlarını değiştirirler. Stomalar açık olduğunda CO2, fotosentez ve O2'de kullanılmak üzere yayılabilir, bir fotosentez ürünü dağılabilir. Bununla birlikte, stomalar açıkken, bitki terleme nedeniyle de su kaybeder ve bu sorun sıcak ve kuru iklimlerde artmaktadır. C4 fotosentezi yapan bitkiler stomalarını C3 eşdeğerlerinden daha kapalı tutabilirler çünkü CO2 katılımı daha verimlidirler. Bu onların su kaybını en aza indirir.
Dezavantajları
Her ne kadar C4 fotosentezi sıcak ve kuru iklimlerde açıkça avantajlı olsa da, bu serin ve nemli olanlarda doğru değildir. Bunun nedeni C4 fotosentezinin daha karmaşık olmasıdır: daha fazla adımı vardır ve özel bir anatomi gerektirir. Bu nedenle, fotorespirasyon veya su kaybı önemli konular olmadıkça, C3 fotosentezi daha etkilidir. Bu nedenle bitkilerin çoğunluğu C3 fotosentez yapar.